五、在常压逆流操作的填料塔内,用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A .入塔气体中A 的摩尔分率为0。03,要求吸收率为95%。 已知操作条件下的解吸因数为0。8 ,物系服从亨利定律,与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。 试计算:(1)操作液气比为最小液气比的倍数; (2)出塔液体的浓度;(3)完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N.

考查要点：本题主要考查吸收过程中的液气比计算、出塔液体浓度及总传质单元数的求解，涉及吸收基本理论、物料衡算及传质单元数公式应用。

解题核心思路：

1. 最小液气比：利用解吸因数与液气比的关系，结合吸收率确定最小液气比。
2. 出塔液体浓度：通过物料衡算方程，联立液气比与浓度差求解。
3. 总传质单元数：应用总传质单元高度公式，代入解吸因数与浓度比计算。

破题关键点：

• 亨利定律：确定气液平衡关系（$y = mx$）。
• 吸收率定义：计算出口气体浓度$y_2$。
• 公式选择：正确应用最小液气比公式、物料衡算方程及总传质单元数公式。

第（1）题

确定解吸因数与最小液气比关系

由题意，解吸因数$S = 0.8$，且$y = mx$（$m = 1$）。最小液气比为：
$\left(\frac{L}{G}\right)_{\text{min}} = \frac{y_1 - y_2}{\frac{y_1}{m}} = m(1 - \eta) = 0.95$

计算实际液气比

实际液气比为：
$\frac{L}{G} = \frac{m}{S} = \frac{1}{0.8} = 1.25$

求倍数关系

$\frac{\frac{L}{G}}{\left(\frac{L}{G}\right)_{\text{min}}} = \frac{1.25}{0.95} \approx 1.316$

第（2）题

物料衡算方程

$\frac{L}{G} = \frac{y_1 - y_2}{x_1 - x_2}$
代入已知条件：
$1.25 = \frac{0.03 - 0.0015}{0.03 - x_2}$
解得：
$x_2 = 0.03 - \frac{0.0285}{1.25} = 0.0228$

第（3）题

总传质单元数公式

$V_{OG} = \frac{1}{1 - S} \ln \left[(1 - S)\frac{y_1}{y_2} + S\right]$
代入数据：
$V_{OG} = \frac{1}{0.2} \ln \left[0.2 \cdot 20 + 0.8\right] = 5 \ln(4.8) \approx 7.843$